Ежедневный радиожурнал со звуком. Иногда с юмором. Всегда с картинками

07.12.2018

Сумматор для WEB SDR

   Неделю назад мне напомнили моё обещание раскрыть секрет сложения сигналов с антенн НЕ на коаксиальных трансформаторах. Конечно же я вспомнил про это и заказал пару ВЧ биноклей и колец. Вчера они пришли, сегодня начинаем рассказ. Во-первых расскажу почему для наших целей не подходят коаксиалы. Главная причина в том, что они резонансные.  То есть работают для одной частоты (одного диапазона). Одной, хорошо работающей на всех диапазонах ( обращаю ваше внимание на то, что WEB SDR для радиолюбителей и поэтому весь радиочастотный спектр нас не интересует) антенны нет. Для работы на WEB SDR приёмника нужно чтобы сигналы с диапазонных антенн (и возможно полосовых фильтров) суммировались на один коаксиальный разъём с сопротивлением 50 Ом. Полосовые фильтры весьма желательны так же как и приведение уровней сигналов со всех антенн к приемлимому для того чтобы первышение уровней сигналов не выходило за границы динамического диапазона входа приёмника. Но это настолько усложнит конструкцию, что тогда лучше от  неё отказаться:-)  Овчинка выделки не стоит.
 Сама идея WEB SDR родилась в порыве альтруистических переживаний о бедных радиолюбителях, у которых нет хороших антенн или плохие условия приёма, например центр большого города. У меня достаточное количество антенн на все диапазоны, но диполь на 80 не будет хорошо работать в качестве антенны для 20 метрового диапазона. И первое время у меня в зависимости от времени суток просто переключались две антенны: днём - Уда-Яги на 10/15/20, вечером диполь 80 метрового диапазона. Но это работает для наших, местных, радиолюбителей.  Если количество часовых поясов между моим приёмником и пользователем моего WEB сервиса большое, то эта философия не работает.  В точке где работает приёмник ночь, а на дальнем востоке уже вовсю двадцатка. Поэтому правильным решением будет суммировать попарно и далее попарно все диапазонные антенны с полосовыми фильтрами на один антенный разъём, который собственно и будет подключён к приёмнику. 
Когда-нибудь, может я так и сделаю, но сегодня я могу объединить на один разъём антенны invV на 40 и 80 и invV на 30 .  После этого можно будет поставить полосовой фильтр от 3 до 13 мгц и получить достаточно уверенный приём в этом участке радиолюбительских диапазонов.
И хотя сумматоры на резисторах и ШПТ работают по разному, думаю с наяижкой, но можно упростить общую схему до сумматора на резисторах. Просто чтобы был понятен смысл. Кто еще помнит, по закону Киркгофа сумма токов протекающих через резисторы R1 и R2 создаст на резисторе R3 падение напряжения равное сумме токов через R1 и R2 (сумме сигналов на входах 1 и 2).  В случае сумматора на ШПТ эквивалентная схема несколько видоизмениться, но суть остаётся та же. На рисунках представлены только сигнальные цепи.
     Теперь посмотрим как это сделал я. Схема сумматора традиционная со сложением мощностей в одном "бинокле" и трансформатором сопротивлений, вернее с автотрансформатором, приводящим импеданс сумматора от 25 ом до 50, как требуется для входа приёмника. В связи с тем, что сопротивления подключаемых антенн могут отличаться от 50 Ом, предусмотрена пара-тройка "лишних" обмоток автортрансформатора. Я, правда, не делал. Может и зря :-) Настройка к КСВ=1 достигается изменением подключения  точки земли.  В штатном режиме это конец пятой (от выхода сумматора) обмотки - трансформатор 1:2.  На фотографии схема, детали и корпус сумматора.
Феериты куплены на OLX. В связи с тем, что это для приёмника, типоразмеры выбраны скромные. Это колечки FT37-43 и бинокли BN43-202. "Бинокль" намотан витой парой из Ethernet кабеля 100 мгБит и содержит 4 витка, автотрансформатор содержит пять витков ПЭЛ0.6 НЕ СВИТЫМИ ВМЕСТЕ 6-ю проводами. при такой намотке у линий будет минимальная паразитная ёмкость и, шунтированные резисторами по 50 ом они обеспечат широкополосность трансформатору. То есть не будут резонансной цепью. Обратите внимание  - трансформатору сопротивлений. Зависимость квадратичная, поэтому соотношение трансформатора 5:6.  Если выбрать ферриты покрупнее, можно выиграть в динамическом диапазоне сумматора :-)
С коробочкой пожадничал. Намотанный автотрансформатор очень трудно было паять. Когда наконец распаял, как я думал правильно, пришла пора проверять устройство.  На приём вроде работает хорошо, по крайней мере когда одну антенну вытаскиваешь - разница заметна. Да и на двадцатке сила сигнала зависит от азимута.  Но  так как это устройство абсолютно симметричное - работает и как сумматор и как девайдер, то его можно проверить включив на выход передатчик через  КСВ метр, а на входа повесить эквивалент подключенных антенн - два безиндукционных резистора по 50 Ом.   ВНИМАНИЕ! При испытаниях не забудьте что у вас шунтирующие резисторы по 0,125 ватта.  Если подавать с трансивера ватт 10 быстро сгорят.
Сказать, что  устройство меня удовлетворило не могу, хотя на приём такой КСВ не слишком критичен.  Да и завал частотной характеристики не порадовал, на ВЧ диапазонах уровни и так слабые. Но цель достигнута. Невысокие результаты обусловлены скорее всего неаккуратностью исполнения и свойствами ферритов. Есть еще и крамольная мысль о насыщении феррита колечка 10 ваттами.  Будет время, перемотаю автотрансформатор. А пока вот вид готового устройства.
P.S. Перемотал трансформатор. Положил витки ровнее и внешние резисторы спрятал  в коробочку.  Поскольку они  0,125 ватта,  сигнал с трансивера уже не подашь - сгорят.  Попросил  у Саши UX2RZ антенный анализатор. С полосой пропускания проблема исчезла.

Частотная характеристика стала намного ровнее. КСВ сами видите - хороший.  Картинка для подключенных вместо антенн безиндукционных резисторов по 50 Ом.


При подключении антенн картинка портится, но виноваты сами антенны, вернее кабеля. Ниже картинка при суммировании трайбендера 20/15/10 метров и invV на 10 мГц. Не могу объяснить, но резонансы на графиках почему-то заметно сдвинуты вверх (килогерц на 200 ;-( Может быть погрешность прибора?  Но КСВ по диапазонам очень даже неплох - очень близко к тому что обеспечивает каждая из антенн отдельно.
Ниже картинка для суммированных антенн 160 и 30 метров. Такой же результат - как будто одна антенна. Как побочный эффект - хороший КСВ в широкой полосе :-)

       Давайте дружить. Добавьте этот сайт в избранное                                         
© Copyright 2011-2019 UY2RA, UN7FGO   All rights reserved.    Все права защищены.    Пожалуйста уважайте их.
Использование материалов c этого сайта разрешается только с указанием АКТИВНОЙ ссылки на этот сайт.

FREE & OPEN UKRAINIAN HAM  RADIO  BANNERS NET